高考申論題
111年
[氣象] 大氣物理學(包括大氣輻射與雲物理)
第 一 題
📖 題組：
下圖的上半部是地球大氣在晴空狀態下在不同光譜波段的吸收與散射率總和（以百分比%表示），而下半部是大氣中主要幾個氣體成分透過不同物理機制對於上述吸收與散射率的貢獻程度與所對應的波長分布。 試依據大氣輻射的理論與應用，回答下列問題：
下圖的上半部是地球大氣在晴空狀態下在不同光譜波段的吸收與散射率總和（以百分比%表示），而下半部是大氣中主要幾個氣體成分透過不同物理機制對於上述吸收與散射率的貢獻程度與所對應的波長分布。 試依據大氣輻射的理論與應用，回答下列問題：
📝 此題為申論題，共 2 小題
小題 (一)
試由附圖中下半部，由上到下的 6 個部分，依次分別說明每個部分最可能是由大氣中的那種氣體成分所造成？（6 分）
思路引導 VIP
本題考查大氣輻射傳遞中各氣體成分的特徵光譜。解題關鍵在於辨識各曲線在特定波段的吸收峰位置（如 CO₂ 位於 15 μm、O₃ 位於 9.6 μm）以及隨波長平滑衰減的瑞利散射特徵，藉此推斷對應的氣體成分與物理機制。
小題 (二)
試依次分別說明，由上到下的 6 個部分，這些不同氣體成分對於圖中特定光譜波段輻射的吸收與散射作用，分別是透過那些物理機制所造成的？（18 分）
思路引導 VIP
本題測驗大氣輻射學中不同氣體成分的光譜特徵及其背後的量子/微觀物理機制。解題時需先根據波長分布與吸收峰特徵，辨識出由上至下的6個成分（水氣、二氧化碳、臭氧(紅外)、甲烷/氧化亞氮、氧氣/臭氧(紫外)、瑞利散射），接著嚴謹對應其物理機制：短波（紫外/可見光）對應電子能階躍遷與光解、長波（紅外光）對應振動-旋轉能階躍遷、遠紅外光對應純旋轉能階躍遷，以及與波長四次方成反比的瑞利散射機制。